JP2004222429A - Switching power supply - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce switching loss by switching the frequency according to output power. <P>SOLUTION: In a switching power supply circuit, a part between a main switching element Q1 and primary/secondary circuit is insulated with a transformer T1. In the switching power supply circuit, a control circuit 10 which transmits a pulse to the main switching element Q1 according to output power is arranged. A triangular waveform generating circuit 11 which outputs a triangular waveform signal is arranged to the control circuit 10. A frequency switching circuit 12 which switches frequency of the triangular waveform signal supplied from the circuit 11 is connected to the circuit 11. An auxiliary winding arranged on the transformer T1 and a pulse generating circuit 13 which compares the triangular waveform signal with DC level are connected to the frequency switching circuit 12, and reference level of the frequency switching circuit is corrected according to output power. By detecting a DC level signal supplied from the pulse generating circuit 13, frequency is determined according to output power. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主スイッチング素子と一次−二次間がトランスで絶縁されたスイッチング電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスイッチング電源装置の回路図を図６に示す。このスイッチング電源装置は、主スイッチング素子Ｑ１を備え、一次−二次間がトランスＴ１で絶縁してあるスイッチング電源回路１と、主スイッチング素子Ｑ１のスイッチングのタイミングを制御するためにパルス信号を出力する制御回路ＩＣ３とを備えてある。
【０００３】
このスイッチング電源回路１に備えた一次側のトランスＴ１の巻線の一端に直列に、ＦＥＴからなる主スイッチング素子Ｑ１のドレインを接続してある。また、一次側のトランスＴ１の巻線の他端を第一の整流ブリッジＤ１の直流端子の一極に接続し、この整流ブリッジＤ１の交流端子の一極に直列コンデンサＣ４を接続してある。この直列コンデンサＣ４に並列にフォトカプラＰＣ１を接続してある。この第一の整流ブリッジＤ１の直流端子の他極に主スイッチング素子Ｑ１のソースを接続してある。また、第一の整流ブリッジＤ１の整流作用により直流電源の役割をするよう、この整流ブリッジＤ１の二つの直流端子間に平滑コンデンサＣ８を接続してある。
【０００４】
直列コンデンサＣ４の負荷側から第二の直列コンデンサＣ３を接続し、この直列コンデンサＣ３を第二の整流ブリッジＤ２の交流端子の一極に接続してある。この整流ブリッジＤ２の交流端子の他極を、コンデンサＣ６を介して交流電源の他極側に接続してある。また、第二の整流ブリッジＤ２の整流作用により直流電源の役割をするよう、この整流ブリッジＤ２の二つの直流端子間に平滑コンデンサＣ１１を接続してある。
【０００５】
この第二の整流ブリッジＤ２の直流端子に、制御回路ＩＣ３を接続してある。具体的には、整流ブリッジＤ２の一極を制御回路ＩＣ３の電源入力端子ＶＣＣに、この整流ブリッジＤ２の他極を制御回路ＩＣ３のＧＮＤ端子に、夫々接続してある。また、この制御回路ＩＣ３の出力端子ＯＵＴを主スイッチング素子Ｑ１のゲートに接続してあり、この制御回路ＩＣ３の電流検出端子ＩＳＮＦを主スイッチング素子Ｑ１のソースに接続してある（例として特許文献１参照。）。
【０００６】
スイッチング電源回路１の二次側にスイッチング素子Ｑ４を接続し、このスイッチング素子Ｑ４の入力端子に、スイッチング電源装置に外部装置からの待機信号を送信する待機信号送信回路５を接続してある。また、スイッチング素子Ｑ４の出力端子にはフォトカプラＰＣ１を接続してあり、このフォトカプラＰＣ１で受信した信号を交流スイッチング素子ＰＣ１で受信し、主スイッチング素子Ｑ１のオン・オフのタイミングを制御するようにしてある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１４２２７公報（第３−５頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自励方式（リンギング・チョーク・コンバータ）では、周波数制御を利用した間欠モードの電力に限界があり、０．１〜０．２Ｗ程度での出力電力である。
【０００９】
また、他励方式では、周波数を切り替える方式のものがなく、無負荷から全負荷まで周波数が一定のため軽負荷（電力使用量の少ない）ときもスイッチングロスが軽減されず、効率が悪化し、消費電力が大きくなるという課題が生じた。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、出力電力に合わせて周波数を切り替えてスイッチングロスを軽減するスイッチング電源装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決しようとする手段】
上記目的を達成するためになされた本発明は、出力電力に合わせて周波数を切り替えることにより、スイッチングロスを軽減し、スイッチング電源の変換効率を上げ、軽負荷時の消費電力を軽減できる。また、入力ラインに直列コンデンサを設けた場合に、直列コンデンサの外部信号が不要となり、電源内部検出の利用ができる。
【００１２】
本発明は、スイッチング電源回路の一次側に交流電源と交流スイッチング素子とを設け、前記交流電源の交流入力電圧を前記コンデンサによって損失少なく低下させてスイッチング電源の整流ブリッジの交流入力端に供給し、且つ大出力が必要な時は交流スイッチング素子を短絡状態に制御して交流入力電圧を低下させずにスイッチング電源の整流ブリッジの交流入力端に供給するように構成し、整流ブリッジの交流入力の一極並びに他極にそれぞれコンデンサを接続し、それぞれのコンデンサの他端を整流ブリッジとは別の整流ブリッジの交流入力端に接続し、この整流ブリッジの直流端子に前記トランスの補助巻線を接続してある。このトランスの補助巻線を設けて構成した補助電源は電圧を下げて、駆動損失を低減することができる。
【００１３】
本発明は、周波数切替回路にフォトカプラで構成したスイッチング素子を設け、このフォトカプラで受けた信号を入力レベルに送信し、この信号を前記交流スイッチング素子で受信して、この交流スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するようにしてあることにより、スイッチング電源回路の出力側に外部信号を受けつける回路を設けることが必要なくなり、部品点数を減らして、低コスト化及び小型化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明スイッチング電源装置に係る実施例を説明する。図１は本発明に係るスイッチング電源装置の一実施例の回路図であり、図２は本発明スイッチング電源装置の要部の動作波形図を示す。Ｑ１は主スイッチング素子、Ｔ１はトランス、ＰＣはフォトカプラ、Ｃはコンデンサ、Ｄはダイオード、Ｄ１，Ｄ２は整流ブリッジ、Ｒは抵抗、１はスイッチング電源回路、１０は制御回路、１１は三角波形発生回路、１２は周波数切替回路、１３はパルス発生回路、１４はパルス検出回路、１５は直流信号レベル変換回路である。
【００１５】
このスイッチング電源回路１に備えた一次側のトランスＴ１の巻線の一端に直列に、ＦＥＴからなる主スイッチング素子Ｑ１のドレインを接続してある。また、一次側のトランスＴ１の巻線の他端を第一の整流ブリッジＤ１の直流端子の一極に接続し、この整流ブリッジＤ１の交流端子の一極に直列コンデンサＣ４を接続してある。この直列コンデンサＣ４に並列にフォトカプラＰＣ１を接続してある。この第一の整流ブリッジＤ１の直流端子の他極に主スイッチング素子Ｑ１のソースを接続してある。また、第一の整流ブリッジＤ１の整流作用により直流電源の役割をするよう、この整流ブリッジＤ１の二つの直流端子間に平滑コンデンサＣ８を接続してある。
【００１６】
直列コンデンサＣ４の負荷側から第二の直列コンデンサＣ３を接続し、この直列コンデンサＣ３を第二の整流ブリッジＤ２の交流端子の一極に接続してある。この整流ブリッジＤ２の交流端子の他極を、コンデンサＣ６を介して交流電源の他極側に接続してある。
【００１７】
この第二の整流ブリッジＤ２の直流端子に、後述する制御回路１０を接続してある。また、トランスＴ１に補助巻線を設けてあり、この補助巻線は制御回路１０を介して第二の整流ブリッジＤ２の直流端子に接続してある。これにより、トランスＴ１の補助巻線を設けて構成した補助電源の電圧を下げて、駆動損失を低減することができるようにしてある。
【００１８】
制御回路１０はパルス信号を出力してスイッチング電源回路１の主スイッチング素子Ｑ１のスイッチングのタイミングを制御する回路である。この制御回路１０に三角波形信号を出力する三角波形発生回路１１を設けてある。この三角波形発生回路１１はコンデンサを設けてあり、このコンデンサの充放電により、三角波形が発生する。
【００１９】
この三角波形発生回路１１に、この回路１１から供給される三角波形信号の周波数を切り替える周波数切替回路１２を接続してある。この周波数切替回路１２にトランスＴ１に設けた補助巻線を接続してある。この周波数切替回路１２は比較器ＩＣ１Ｃを備え、この比較器ＩＣ１Ｃはトランス１に設けた補助巻線からの基準電力と後述するパルス発生回路１３から供給される出力電力とを比較増幅するように構成してある。この比較器ＩＣ１Ｃの出力にスイッチング素子Ｑ８を接続し、このスイッチング素子Ｑ８を三角波形発生回路１１に接続して、三角波形発生回路１１のコンデンサを充放電させて、出力電力に合わせて周波数を切り替えるようにしてある。
【００２０】
周波数切替回路１２に、三角波形信号の直流レベルを検出するパルス発生回路１３を接続してある。このパルス発生回路１３は、出力電力に合わせて変化する基準レベルと三角波形発生回路１１から供給される三角波形信号との比較によりパルスを発生するように構成してあり、パルス発生回路１３の出力をスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５を介して、主スイッチング素子Ｑ１の制御端子に接続される。周波数切替は、出力電力に合わせて変化する基準レベルと出力レベルとで周波数を決定するように構成してある。また、パルス発生回路１３は、発光ダイオードＰＣ２を設けてあり、スイッチング電源回路１の二次側に設けたフォトダイオードＰＣ２より供給された出力信号を受けるように構成されている。さらに、このパルス発生回路１３は、比較器ＩＣ１Ｄを設けてあり、発光ダイオードＰＣ２から供給された出力信号と三角波形発生回路１１から供給された三角波形信号とを比較し、パルスを発生させて主スイッチング素子Ｑ１をコントロールするように構成してある。
【００２１】
以上のように構成したスイッチング電源装置は以下のように作用する。交流電源ＣＮ１の各極と直列コンデンサＣ４の対応する極板との間を電荷が移動して交流電流が生じる。この交流電流は交流電源ＣＮ１と直列コンデンサＣ４との間を流れる際に第一の整流ブリッジＤ１によって整流される。この整流作用により、平滑コンデンサＣ８は充電され、直流電源として機能する。また、交流電源ＣＮ１と２つの直列コンデンサＣ４，Ｃ３との間に流れる際に第二の整流ブリッジＤ２によって整流される。この整流作用により、平滑コンデンサＣ１１に充電され、直流電源として機能する。
【００２２】
平滑コンデンサＣ８に充電された直流電力は、制御回路１０に備えたパルス発生回路１３から出力される駆動パルスでオン・オフする主スイッチング素子Ｑ１によって断続する一次電流になる。この一次電流はトランスＴ１の一次巻線と主スイッチング素子Ｑ１と一次電流検出抵抗Ｒ１２とからなる直列回路に流れ、トランスＴ１の二次巻線及び補助巻線に誘起する。
【００２３】
図２に示すように、スイッチング電源回路１の二次側に設けたフォトダイオードＰＣ２より供給された出力信号の直流レベルは、パルス発生回路１３に備えた発光ダイオードＰＣ２に入力され、この出力信号と三角波形発生回路１１で発生した三角波形信号とを比較器ＩＣ１Ｄで比較し、出力信号はオン・オフ信号を発し、この出力に設けたスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオン・オフし、主スイッチング素子Ｑ１がオン・オフする。
【００２４】
一方、スイッチング電源回路１の二次側に設けたフォトダイオードＰＣ２より供給された出力信号は、発光ダイオードＰＣ２を介して、周波数切替回路１２に出力される。ここでは、この出力信号が基準電力と比較器ＩＣ１Ｃで比較され、出力信号が基準電力より上回ると比較器ＩＣ１Ｃはオン信号を発し、この周波数切替回路１２に設けたスイッチング素子Ｑ８がオンし、三角波形発生回路１１に設けたコンデンサに充電される。
【００２５】
スイッチング電源回路１の二次側に設けたフォトダイオードＰＣ２より供給された出力信号は、必ずしも一定ではないため、出力信号の直流レベルが下がる場合がある。この場合、図２に示すように、三角波形信号は一定であるため、三角波形信号が出力信号より上回る時間が増え、主スイッチング素子Ｑ１がオンする時間も増える。このとき、周波数切替回路１２のスイッチング素子Ｑ８はオフする。スイッチング素子Ｑ８はオフすると、三角波形発生回路１１に設けたコンデンサは放電し、これにより、三角波形信号の周波数は高くなる。
【００２６】
逆に出力信号の直流レベルが上がる場合は、三角波形信号が出力信号より下回る時間が増え、主スイッチング素子Ｑ１がオンする時間が減る。これにより、周波数切替回路１２のスイッチング素子Ｑ８はオンする。スイッチング素子Ｑ８がオンすると、三角波形発生回路１１に設けたコンデンサは充電され、これにより、三角波形信号の周波数は低くなる。
【００２７】
本実施例では、トランスＴ１に補助巻線を設け、これが制御回路１０を介して、第二の整流ブリッジＤ２に接続することにより、制御回路１０にはトランスＴ１の補助巻線で誘起された電流と第二の整流ブリッジＤ２で整流された直流電流が供給されることにより、トランスＴ１の補助巻線を設けて構成した補助電源の電圧を下げて、駆動損失を低減することができる。
【００２８】
なお、この本実施例では一次−二次間が絶縁されたトランスＴ１の巻線に直列に接続されるスイッチング素子Ｑ１を備えるスイッチング電源回路を備えてあるが、必ずしも絶縁型のスイッチング電源回路である必要はなく、チョッパ方式非絶縁型のスイッチング電源回路でも応用することができる。
【００２９】
図３には本発明スイッチング電源装置の第二実施例を示してある。この第二実施例は、周波数切替回路１２の比較器ＩＣ１Ｃの出力にフォトダイオードＰＣ１を接続してある。このフォトダイオードＰＣ１は入力ラインに設けた発光ダイオードＰＣ１に入力するように構成してあり、この発光ダイオードＰＣ１で受信した信号が交流スイッチング素子ＰＣ１をコントロールする。交流スイッチング素子ＰＣ１のオン・オフのタイミングを制御するようにしてある。このような構成より、図１図示の実施例で示すスイッチング電源回路１の二次側に設けた外部信号受付回路２が不要になり、スイッチング電源装置の小型化を図ることができる。なお、作用については、図１図示実施例とほぼ同様である。
【００３０】
図４には本発明スイッチング電源装置の第三実施例を示してある。この第三実施例は、周波数切替回路１２に比較器ＩＣ１Ｅを設けてある。この比較器ＩＣ１Ｅの正の入力には新たな基準電力部Ｒ３７，Ｒ３８を接続してあり、第一の基準電力部Ｒ３４，Ｒ３５より低い基準電力に設定してある。また、この比較器ＩＣ１ＥはトランスＴ１に設けた補助巻線からの基準電力とパルス発生回路１３の直流レベルから供給される出力電力とを比較増幅するように構成してある。この比較器ＩＣ１Ｅの出力にスイッチング素子Ｑ９を接続し、このスイッチング素子Ｑ９を三角波形発生回路１１に接続して、三角波形発生回路１１のコンデンサを充電させて、出力電力に合わせて段階的に周波数を切り替えるように構成してある。
【００３１】
以上のように構成したスイッチング電源装置は以下のように作用する。通常は図１図示の第一実施例と同様であるが、比較器ＩＣ１Ｅに接続した基準電力部Ｒ３７，Ｒ３８で設定した基準電力は第一の基準電力部Ｒ３４，Ｒ３５より基準電力を低く設定してあり、第一の基準電力部Ｒ３４，Ｒ３５での出力電力が基準電力より下回り、第二の基準電力部Ｒ３７，Ｒ３８での出力電力が基準電力より上回った場合には、比較器ＩＣ１Ｃはオン信号を発し、この周波数切替回路１２に設けたスイッチ素子Ｑ８はオンし、三角波形発生回路１１に設けたコンデンサに充電される。一方、比較器ＩＣ１Ｅはオフ信号を発し、スイッチング素子Ｑ９がオフし、三角波形発生回路１１に設けたコンデンサは充電しない。この場合は、第一の基準で設定した周波数は低くなる。
【００３２】
さらに、第二の基準電力部Ｒ３７，Ｒ３８での出力電力が基準電力より下回った場合は、比較器ＩＣ１Ｅもオン信号を発し、スイッチング素子Ｑ９もオンし、三角波形発生回路１１に設けたコンデンサに充電される。これにより、三角波形信号の周波数はさらに低くなる。
【００３３】
なお、この本実施例では基準を二段階に設定したが、比較器、基準電力部並びにスイッチング素子を三個以上設けて、三段階以上の基準を設定し、出力電力を合わせて段階的に周波数を決定するように構成することは可能である。
【００３４】
図５には本発明スイッチング電源装置の第四実施例を示してある。この第四実施例は、制御回路１０には図１図示の第一実施例と同様に、三角波形発生回路１１、周波数切替回路１２、並びに、パルス発生回路１３を備えてある。また、制御回路１０には、主スイッチング素子Ｑ１のゲートパルス信号を検出するパルス検出回路１４と、このパルス検出回路１４で検出されたパルス信号を直流信号レベルに変換する直流信号レベル変換回路１５とを設けてある。パルス検出回路１４は制御回路１０に設けたスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５に接続してあり、直流信号レベル変換回路１５はパルス検出回路１４に接続してある。さらに、この直流信号レベル変換回路１５で生成された信号によってスイッチングし、この信号を入力レベルに送信するスイッチング素子ＰＣ１を直流信号レベル変換回路１５に接続してある。
【００３５】
本実施例に係るパルス検出回路１４は抵抗Ｒ１６，Ｒ１７，Ｒ１８とコンデンサＣ７とを備え、この回路の入力部を主スイッチング素子Ｑ１のゲート及び制御回路１０のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５に接続し、この回路の出力部をトランジスタから構成するスイッチング素子Ｑ１０のベースに接続してある。なお、これら抵抗Ｒ１６，Ｒ１７，Ｒ１８並びにコンデンサＣ７の回路配置並びに各素子の抵抗値、容量を任意に設定することにより、パルス信号の検出値を任意に設定することができる。
【００３６】
本実施例に係る直流レベル変換回路１５はパルス検出回路１４に備えたスイッチング素子Ｑ１０のコレクタを第一の否定回路ＩＣ２Ａの入力に接続し、この否定回路ＩＣ２Ａの出力を第二の否定回路ＩＣ２Ｂの入力に接続してある。さらに、この否定回路ＩＣ２Ｂの出力を第三の否定回路ＩＣ２Ｃの入力に接続してある。このような構成により、パルス検出回路１４で検出されたパルス信号を直流信号レベルに変換するようにしてある。
【００３７】
直流信号レベル変換回路１５で生成された信号によってオン・オフするスイッチング素子を備えてある。このスイッチング素子はフォトダイオードＰＣ１で構成してある。このフォトダイオードＰＣ１を、直流信号レベル変換回路１５に備えた第三の否定回路ＩＣ２Ｃの出力に、抵抗Ｒ２１を介して接続してある。このフォトダイオードＰＣ１は、ここで受けた信号を入力レベルに設けた発光ダイオードＰＣ１で受信し、この信号が交流スイッチング素子ＰＣ１に送信されて、この交流スイッチング素子ＰＣ１のオン・オフのタイミングを制御するようにしてある。
【００３８】
以上のように構成したスイッチング電源装置は以下のように作用する。なお、三角波形発生回路１１、周波数切替回路１２、並びに、パルス発生回路１３の作用については、図１図示の第一実施例とほぼ同様である。一方、パルス発生回路１３から出力される駆動パルスはスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５を介して、パルス検出回路１４で検出される。この回路１４で備えてある抵抗Ｒ１６，Ｒ１７，Ｒ１８並びにコンデンサＣ７により駆動パルスのレベルを調整し、スイッチング素子Ｑ１０で信号が反転して出力される。このスイッチング素子Ｑ１０を介して出力される信号は直流信号レベル変換回路１５に入力される。
【００３９】
直流信号レベル変換回路１５ではスイッチング素子Ｑ１０を介して送信された信号を直流信号レベルに変換する。先ず、スイッチング素子Ｑ１０から送信された信号は第一の否定回路ＩＣ２Ａに入力され、この信号は第二の否定回路ＩＣ２Ｂに入力される。さらに信号は第三の否定回路ＩＣ２Ｃに入力し、三つの否定回路ＩＣ２Ａ，ＩＣ２Ｂ，ＩＣ２Ｃで矩形波信号は直流信号レベルに変換される。
【００４０】
直流レベルに変換された信号はフォトダイオードＰＣ１に送信されて、入力ラインに設けた発光ダイオードＰＣ１に受信される。この受信された信号により交流スイッチング素子ＰＣ１を制御する。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、出力電力に合わせて周波数を切り替えることにより、スイッチングロスを軽減し、スイッチング電源の変換効率を上げ、軽負荷時の消費電力を軽減できる効果がある。また、入力ラインに直列コンデンサを設けた場合に、直列コンデンサの外部信号が不要となり、電源内部検出の利用ができる効果がある。
【００４２】
また、スイッチング電源回路の一次側に交流電源と交流スイッチング素子とを設け、前記交流電源の交流入力電圧を前記コンデンサによって損失少なく低下させてスイッチング電源の整流ブリッジの交流入力端に供給し、且つ大出力が必要な時は交流スイッチング素子を短絡状態に制御して交流入力電圧を低下させずにスイッチング電源の整流ブリッジの交流入力端に供給するように構成し、整流ブリッジの交流入力の一極並びに他極にそれぞれコンデンサを接続し、それぞれのコンデンサの他端を整流ブリッジとは別の整流ブリッジの交流入力端に接続し、この整流ブリッジの直流端子に前記トランスの補助巻線を接続してあることにより、トランスの補助巻線を設けて構成した補助電源の電圧を下げて、駆動損失を低減することができる効果がある。
【００４３】
さらに、周波数切替回路にフォトカプラで構成したスイッチング素子を設け、このフォトカプラで受けた信号を入力レベルに送信し、この信号を前記交流スイッチング素子で受信して、この主スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するようにしてあることにより、スイッチング電源回路の出力側に外部信号を受けつける回路を設けることが必要なくなり、部品点数を減らして、低コスト化及び小型化を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の第一実施例を示す回路図である。
【図２】本発明に係るスイッチング電源装置の要部の動作波形図である。
【図３】本発明に係るスイッチング電源装置の第二実施例を示す回路図である。
【図４】本発明に係るスイッチング電源装置の第三実施例を示す回路図である。
【図５】本発明に係るスイッチング電源装置の第四実施例を示す回路図である。
【図６】従来のスイッチング電源装置の回路図である。
【符号の説明】
Ｑ１ 主スイッチング素子
Ｔ１ トランス
ＩＣ２ 集積回路
ＩＣ３ 制御回路
ＰＣ フォトカプラ
Ｃ コンデンサ
Ｄ ダイオード
Ｄ１，Ｄ２ 整流ブリッジ
Ｒ 抵抗
１ スイッチング電源回路
１０ 制御回路
１１ 内部検出回路
１２ 周波数切替回路
１３ パルス発生回路
１４ パルス検出回路
１５ 直流信号レベル変換回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching power supply device in which a primary switching device and a primary-secondary device are insulated by a transformer.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows a circuit diagram of a conventional switching power supply device. This switching power supply device includes a main switching element Q1 and outputs a pulse signal for controlling the switching timing of the main switching element Q1 and a switching power supply circuit 1 in which the primary and the secondary are insulated by a transformer T1. And a control circuit IC3.
[0003]
A drain of a main switching element Q1 composed of an FET is connected in series to one end of a winding of a transformer T1 on the primary side provided in the switching power supply circuit 1. Further, the other end of the winding of the transformer T1 on the primary side is connected to one pole of a DC terminal of the first rectifier bridge D1, and a series capacitor C4 is connected to one pole of an AC terminal of the rectifier bridge D1. A photocoupler PC1 is connected in parallel with the series capacitor C4. The source of the main switching element Q1 is connected to the other pole of the DC terminal of the first rectifier bridge D1. Further, a smoothing capacitor C8 is connected between two DC terminals of the rectifier bridge D1 so as to function as a DC power supply by the rectifying action of the first rectifier bridge D1.
[0004]
A second series capacitor C3 is connected from the load side of the series capacitor C4, and this series capacitor C3 is connected to one pole of the AC terminal of the second rectifier bridge D2. The other pole of the AC terminal of the rectifier bridge D2 is connected to the other pole of the AC power supply via a capacitor C6. Further, a smoothing capacitor C11 is connected between two DC terminals of the rectification bridge D2 so as to function as a DC power supply by the rectification action of the second rectification bridge D2.
[0005]
The control circuit IC3 is connected to the DC terminal of the second rectifier bridge D2. Specifically, one pole of the rectification bridge D2 is connected to the power supply input terminal VCC of the control circuit IC3, and the other pole of the rectification bridge D2 is connected to the GND terminal of the control circuit IC3. The output terminal OUT of the control circuit IC3 is connected to the gate of the main switching element Q1, and the current detection terminal ISNF of the control circuit IC3 is connected to the source of the main switching element Q1 (for example, Patent Document 1). reference.).
[0006]
The switching element Q4 is connected to the secondary side of the switching power supply circuit 1, and a standby signal transmission circuit 5 for transmitting a standby signal from an external device to the switching power supply is connected to an input terminal of the switching element Q4. Further, a photocoupler PC1 is connected to the output terminal of the switching element Q4. The signal received by the photocoupler PC1 is received by the AC switching element PC1, and the ON / OFF timing of the main switching element Q1 is controlled. It is.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-10-14227 (page 3-5, FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional self-excited system (ringing choke converter), there is a limit to the power in the intermittent mode using frequency control, and the output power is about 0.1 to 0.2 W.
[0009]
In addition, in the separately excited system, there is no system for switching the frequency, and since the frequency is constant from no load to the entire load, the switching loss is not reduced even when the load is light (the power consumption is small), and the efficiency is deteriorated. There is a problem that power consumption increases.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a switching power supply device that switches a frequency in accordance with output power to reduce switching loss.
[0011]
[Means to solve the problem]
The present invention achieved to achieve the above object can reduce switching loss, increase the conversion efficiency of a switching power supply, and reduce power consumption at a light load by switching a frequency in accordance with output power. Further, when a series capacitor is provided in the input line, an external signal of the series capacitor is not required, and detection inside the power supply can be used.
[0012]
The present invention provides an AC power supply and an AC switching element on a primary side of a switching power supply circuit, and reduces an AC input voltage of the AC power supply with a small loss by the capacitor to supply the AC input voltage to an AC input terminal of a rectifier bridge of the switching power supply. When a large output is required, the AC switching element is controlled to be in a short-circuit state so that the AC input voltage is supplied to the AC input terminal of the rectifier bridge of the switching power supply without lowering the AC input voltage. The other end of each capacitor is connected to the AC input terminal of a rectifier bridge different from the rectifier bridge, and the auxiliary winding of the transformer is connected to the DC terminal of the rectifier bridge. It is. The auxiliary power source provided with the auxiliary winding of the transformer can lower the voltage and reduce the drive loss.
[0013]
According to the present invention, a switching element constituted by a photocoupler is provided in a frequency switching circuit, a signal received by the photocoupler is transmitted to an input level, the signal is received by the AC switching element, and the switching of the AC switching element is performed. , It is not necessary to provide a circuit for receiving an external signal on the output side of the switching power supply circuit, so that the number of components can be reduced, and the cost and size can be reduced.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the switching power supply device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of a switching power supply according to the present invention, and FIG. 2 is an operation waveform diagram of a main part of the switching power supply of the present invention. Q1 is a main switching element, T1 is a transformer, PC is a photocoupler, C is a capacitor, D is a diode, D1 and D2 are rectifying bridges, R is a resistor, 1 is a switching power supply circuit, 10 is a control circuit, and 11 is a triangular waveform. Circuit, 12 is a frequency switching circuit, 13 is a pulse generation circuit, 14 is a pulse detection circuit, and 15 is a DC signal level conversion circuit.
[0015]
A drain of a main switching element Q1 composed of an FET is connected in series to one end of a winding of a transformer T1 on the primary side provided in the switching power supply circuit 1. Further, the other end of the winding of the transformer T1 on the primary side is connected to one pole of a DC terminal of the first rectifier bridge D1, and a series capacitor C4 is connected to one pole of an AC terminal of the rectifier bridge D1. A photocoupler PC1 is connected in parallel with the series capacitor C4. The source of the main switching element Q1 is connected to the other pole of the DC terminal of the first rectifier bridge D1. Further, a smoothing capacitor C8 is connected between two DC terminals of the rectifier bridge D1 so as to function as a DC power supply by the rectifying action of the first rectifier bridge D1.
[0016]
A second series capacitor C3 is connected from the load side of the series capacitor C4, and this series capacitor C3 is connected to one pole of the AC terminal of the second rectifier bridge D2. The other pole of the AC terminal of the rectifier bridge D2 is connected to the other pole of the AC power supply via a capacitor C6.
[0017]
A control circuit 10 to be described later is connected to a DC terminal of the second rectifier bridge D2. Further, an auxiliary winding is provided in the transformer T1, and the auxiliary winding is connected to the DC terminal of the second rectifier bridge D2 via the control circuit 10. As a result, the voltage of the auxiliary power supply provided with the auxiliary winding of the transformer T1 is reduced, so that the driving loss can be reduced.
[0018]
The control circuit 10 is a circuit that outputs a pulse signal to control the switching timing of the main switching element Q1 of the switching power supply circuit 1. The control circuit 10 is provided with a triangular waveform generating circuit 11 for outputting a triangular waveform signal. The triangular waveform generation circuit 11 has a capacitor, and generates a triangular waveform by charging and discharging the capacitor.
[0019]
A frequency switching circuit 12 for switching the frequency of the triangular waveform signal supplied from the circuit 11 is connected to the triangular waveform generating circuit 11. An auxiliary winding provided in the transformer T1 is connected to the frequency switching circuit 12. The frequency switching circuit 12 includes a comparator IC1C. The comparator IC1C is configured to compare and amplify a reference power from an auxiliary winding provided in the transformer 1 and an output power supplied from a pulse generation circuit 13 described later. I have. The switching element Q8 is connected to the output of the comparator IC1C, and the switching element Q8 is connected to the triangular waveform generating circuit 11, to charge and discharge the capacitor of the triangular waveform generating circuit 11, and to switch the frequency according to the output power. It is like that.
[0020]
A pulse generating circuit 13 for detecting the DC level of the triangular waveform signal is connected to the frequency switching circuit 12. The pulse generation circuit 13 is configured to generate a pulse by comparing a reference level that changes in accordance with the output power with a triangular waveform signal supplied from the triangular waveform generation circuit 11. Is connected to the control terminal of the main switching element Q1 via the switching elements Q4 and Q5. The frequency switching is configured so that the frequency is determined based on a reference level and an output level that change according to the output power. The pulse generating circuit 13 includes a light emitting diode PC2, and is configured to receive an output signal supplied from a photodiode PC2 provided on the secondary side of the switching power supply circuit 1. Further, the pulse generating circuit 13 is provided with a comparator IC1D, compares the output signal supplied from the light emitting diode PC2 with the triangular waveform signal supplied from the triangular waveform generating circuit 11, and generates a pulse. It is configured to control the switching element Q1.
[0021]
The switching power supply configured as described above operates as follows. The charge moves between each pole of the AC power supply CN1 and the corresponding pole plate of the series capacitor C4 to generate an AC current. This AC current is rectified by the first rectifier bridge D1 when flowing between the AC power supply CN1 and the series capacitor C4. By this rectification, the smoothing capacitor C8 is charged and functions as a DC power supply. When the current flows between the AC power supply CN1 and the two series capacitors C4 and C3, the current is rectified by the second rectifying bridge D2. By this rectification, the smoothing capacitor C11 is charged and functions as a DC power supply.
[0022]
The DC power charged in the smoothing capacitor C8 becomes a primary current that is turned on and off by a main switching element Q1 that is turned on and off by a drive pulse output from a pulse generation circuit 13 provided in the control circuit 10. This primary current flows through a series circuit including the primary winding of the transformer T1, the main switching element Q1, and the primary current detection resistor R12, and is induced in the secondary winding and the auxiliary winding of the transformer T1.
[0023]
As shown in FIG. 2, the DC level of the output signal supplied from the photodiode PC2 provided on the secondary side of the switching power supply circuit 1 is input to the light emitting diode PC2 provided in the pulse generation circuit 13, and this output signal and The comparator IC1D compares the triangular waveform signal generated by the triangular waveform generating circuit 11 with an output signal to generate an on / off signal. The switching elements Q4 and Q5 provided at this output are turned on / off, and the main switching element Q1 Turns on and off.
[0024]
On the other hand, the output signal supplied from the photodiode PC2 provided on the secondary side of the switching power supply circuit 1 is output to the frequency switching circuit 12 via the light emitting diode PC2. Here, the output signal is compared with the reference power by the comparator IC1C. When the output signal exceeds the reference power, the comparator IC1C issues an ON signal, and the switching element Q8 provided in the frequency switching circuit 12 is turned on, and The capacitor provided in the waveform generation circuit 11 is charged.
[0025]
Since the output signal supplied from the photodiode PC2 provided on the secondary side of the switching power supply circuit 1 is not always constant, the DC level of the output signal may decrease. In this case, as shown in FIG. 2, since the triangular waveform signal is constant, the time during which the triangular waveform signal exceeds the output signal increases, and the time during which the main switching element Q1 is turned on also increases. At this time, the switching element Q8 of the frequency switching circuit 12 turns off. When the switching element Q8 is turned off, the capacitor provided in the triangular waveform generation circuit 11 discharges, and thereby the frequency of the triangular waveform signal increases.
[0026]
Conversely, when the DC level of the output signal increases, the time during which the triangular waveform signal falls below the output signal increases, and the time during which the main switching element Q1 turns on decreases. As a result, the switching element Q8 of the frequency switching circuit 12 turns on. When the switching element Q8 is turned on, the capacitor provided in the triangular waveform generation circuit 11 is charged, whereby the frequency of the triangular waveform signal decreases.
[0027]
In the present embodiment, an auxiliary winding is provided in the transformer T1, and this is connected to the second rectifier bridge D2 via the control circuit 10, so that the current induced in the auxiliary winding of the transformer T1 is supplied to the control circuit 10. And the DC current rectified by the second rectifier bridge D2 is supplied, so that the voltage of the auxiliary power supply provided with the auxiliary winding of the transformer T1 can be reduced, and the drive loss can be reduced.
[0028]
In this embodiment, the switching power supply circuit including the switching element Q1 connected in series to the winding of the transformer T1 in which the primary and the secondary are insulated is provided, but the switching power supply circuit is not necessarily an insulation type switching power supply circuit. It is not necessary, and the present invention can be applied to a chopper type non-insulated switching power supply circuit.
[0029]
FIG. 3 shows a second embodiment of the switching power supply of the present invention. In the second embodiment, the photodiode PC1 is connected to the output of the comparator IC1C of the frequency switching circuit 12. The photodiode PC1 is configured to input to the light emitting diode PC1 provided on the input line, and a signal received by the light emitting diode PC1 controls the AC switching element PC1. The on / off timing of the AC switching element PC1 is controlled. With such a configuration, the external signal receiving circuit 2 provided on the secondary side of the switching power supply circuit 1 shown in the embodiment shown in FIG. 1 becomes unnecessary, and the size of the switching power supply device can be reduced. The operation is almost the same as that of the embodiment shown in FIG.
[0030]
FIG. 4 shows a third embodiment of the switching power supply device of the present invention. In the third embodiment, a comparator IC1E is provided in the frequency switching circuit 12. New reference power units R37 and R38 are connected to the positive input of the comparator IC1E, and are set to a lower reference power than the first reference power units R34 and R35. The comparator IC1E is configured to compare and amplify the reference power from the auxiliary winding provided in the transformer T1 and the output power supplied from the DC level of the pulse generation circuit 13. The switching element Q9 is connected to the output of the comparator IC1E, and the switching element Q9 is connected to the triangular waveform generating circuit 11, so that the capacitor of the triangular waveform generating circuit 11 is charged. Is configured to be switched.
[0031]
The switching power supply configured as described above operates as follows. Normally, this is the same as the first embodiment shown in FIG. 1, but the reference power set by the reference power units R37 and R38 connected to the comparator IC1E is set lower than the first reference power units R34 and R35. When the output power of the first reference power units R34 and R35 is lower than the reference power and the output power of the second reference power units R37 and R38 is higher than the reference power, the comparator IC1C is turned on. A signal is emitted, and the switching element Q8 provided in the frequency switching circuit 12 is turned on, and the capacitor provided in the triangular waveform generation circuit 11 is charged. On the other hand, the comparator IC1E issues an off signal, the switching element Q9 is turned off, and the capacitor provided in the triangular waveform generation circuit 11 is not charged. In this case, the frequency set based on the first reference becomes lower.
[0032]
Further, when the output power at the second reference power units R37 and R38 is lower than the reference power, the comparator IC1E also issues an ON signal, the switching element Q9 is also turned on, and the capacitor provided in the triangular waveform generation circuit 11 Charged. This further lowers the frequency of the triangular waveform signal.
[0033]
In this embodiment, the reference is set in two stages. However, three or more comparators, reference power units and switching elements are provided, three or more stages are set, and the output power is adjusted in a stepwise manner. It is possible to configure to determine
[0034]
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the switching power supply device of the present invention. In the fourth embodiment, the control circuit 10 includes a triangular waveform generation circuit 11, a frequency switching circuit 12, and a pulse generation circuit 13, as in the first embodiment shown in FIG. The control circuit 10 includes a pulse detection circuit 14 for detecting a gate pulse signal of the main switching element Q1, a DC signal level conversion circuit 15 for converting the pulse signal detected by the pulse detection circuit 14 to a DC signal level, and Is provided. The pulse detection circuit 14 is connected to switching elements Q4 and Q5 provided in the control circuit 10, and the DC signal level conversion circuit 15 is connected to the pulse detection circuit 14. Further, a switching element PC1 for switching by the signal generated by the DC signal level conversion circuit 15 and transmitting the signal to the input level is connected to the DC signal level conversion circuit 15.
[0035]
The pulse detection circuit 14 according to the present embodiment includes resistors R16, R17, R18 and a capacitor C7. The input section of this circuit is connected to the gate of the main switching element Q1 and the switching elements Q4, Q5 of the control circuit 10. The output of the circuit is connected to the base of a switching element Q10 composed of transistors. The detection value of the pulse signal can be arbitrarily set by arbitrarily setting the circuit arrangement of the resistors R16, R17, R18 and the capacitor C7 and the resistance value and capacitance of each element.
[0036]
In the DC level conversion circuit 15 according to the present embodiment, the collector of the switching element Q10 provided in the pulse detection circuit 14 is connected to the input of the first NOT circuit IC2A, and the output of this NOT circuit IC2A is connected to the second NOT circuit IC2B. Connected to input. Further, the output of this NOT circuit IC2B is connected to the input of the third NOT circuit IC2C. With such a configuration, the pulse signal detected by the pulse detection circuit 14 is converted into a DC signal level.
[0037]
A switching element that is turned on / off by a signal generated by the DC signal level conversion circuit 15 is provided. This switching element is constituted by a photodiode PC1. The photodiode PC1 is connected to the output of a third NOT circuit IC2C provided in the DC signal level conversion circuit 15 via a resistor R21. The photodiode PC1 receives the signal received by the light emitting diode PC1 provided at the input level, and the signal is transmitted to the AC switching element PC1 to control the ON / OFF timing of the AC switching element PC1. It is like that.
[0038]
The switching power supply configured as described above operates as follows. The operations of the triangular waveform generation circuit 11, the frequency switching circuit 12, and the pulse generation circuit 13 are almost the same as those of the first embodiment shown in FIG. On the other hand, the drive pulse output from the pulse generation circuit 13 is detected by the pulse detection circuit 14 via the switching elements Q4 and Q5. The level of the drive pulse is adjusted by the resistors R16, R17, R18 and the capacitor C7 provided in the circuit 14, and the signal is inverted and output by the switching element Q10. The signal output via the switching element Q10 is input to the DC signal level conversion circuit 15.
[0039]
The DC signal level conversion circuit 15 converts the signal transmitted via the switching element Q10 to a DC signal level. First, the signal transmitted from the switching element Q10 is input to the first NOT circuit IC2A, and this signal is input to the second NOT circuit IC2B. Further, the signal is input to a third NOT circuit IC2C, and the rectangular wave signal is converted into a DC signal level by the three NOT circuits IC2A, IC2B, and IC2C.
[0040]
The signal converted to the DC level is transmitted to the photodiode PC1, and received by the light emitting diode PC1 provided on the input line. The received signal controls the AC switching element PC1.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, by switching the frequency in accordance with the output power, there is an effect that the switching loss can be reduced, the conversion efficiency of the switching power supply can be increased, and the power consumption under light load can be reduced. Further, when a series capacitor is provided in the input line, an external signal of the series capacitor is not required, and there is an effect that detection inside the power supply can be used.
[0042]
Also, an AC power supply and an AC switching element are provided on the primary side of the switching power supply circuit, and the AC input voltage of the AC power supply is reduced by the capacitor with little loss, and supplied to the AC input terminal of the rectifier bridge of the switching power supply, and When an output is required, the AC switching element is controlled to be in a short-circuit state and supplied to the AC input terminal of the rectifier bridge of the switching power supply without lowering the AC input voltage. A capacitor is connected to each other pole, the other end of each capacitor is connected to an AC input terminal of a rectifier bridge different from the rectifier bridge, and an auxiliary winding of the transformer is connected to a DC terminal of the rectifier bridge. This makes it possible to reduce the voltage of the auxiliary power supply configured by providing the auxiliary winding of the transformer and reduce the drive loss. There is a result.
[0043]
Further, a switching element formed of a photocoupler is provided in the frequency switching circuit, a signal received by the photocoupler is transmitted to an input level, the signal is received by the AC switching element, and a switching timing of the main switching element is transmitted. , It is not necessary to provide a circuit for receiving an external signal on the output side of the switching power supply circuit. This has the effect of reducing the number of components, reducing cost and reducing size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a switching power supply according to the present invention.
FIG. 2 is an operation waveform diagram of a main part of the switching power supply device according to the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the switching power supply device according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of the switching power supply device according to the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the switching power supply according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional switching power supply device.
[Explanation of symbols]
Q1 Main switching element T1 Transformer IC2 Integrated circuit IC3 Control circuit PC Photocoupler C Capacitor D Diode D1, D2 Rectifier bridge R Resistance 1 Switching power supply circuit 10 Control circuit 11 Internal detection circuit 12 Frequency switching circuit 13 Pulse generation circuit 14 Pulse detection circuit 15 DC signal level conversion circuit

Claims (8)

主スイッチング素子と一次−二次間がトランスで絶縁されたスイッチング電源回路であって、このスイッチング電源回路の出力電力に合わせて、パルスを前記主スイッチング素子に送信する制御回路を設け、この制御回路に三角波形信号を出力する三角波形発生回路を設け、この三角波形発生回路に、この回路から供給される三角波形信号の周波数を切り替える周波数切替回路を接続し、この周波数切替回路に前記トランスに設けた補助巻線を接続するとともに、三角波形信号と直流レベルを比較するパルス発生回路を接続して、出力電力に合わせて前記周波数切替回路の基準レベルを補正して、前記パルス発生回路から供給される直流レベル信号を検出して、出力電力に合わせて周波数を決定するように構成してあることを特徴とするスイッチング電源装置。A switching power supply circuit in which the main switching element and the primary-secondary are insulated by a transformer, and a control circuit for transmitting a pulse to the main switching element in accordance with the output power of the switching power supply circuit; A triangular waveform generating circuit for outputting a triangular waveform signal, a frequency switching circuit for switching the frequency of the triangular waveform signal supplied from the circuit is connected to the triangular waveform generating circuit, and the frequency switching circuit is provided in the transformer. Connected to the auxiliary winding, and connected to a pulse generating circuit for comparing the triangular waveform signal and the DC level, to correct the reference level of the frequency switching circuit according to the output power, and to be supplied from the pulse generating circuit. The switch is configured to detect a DC level signal and determine the frequency in accordance with the output power. Quenching power supply. 前記スイッチング電源回路の一次側に交流電源と交流スイッチング素子とを設け、前記交流電源の交流入力電圧を前記コンデンサによって損失少なく低下させてスイッチング電源の整流ブリッジの交流入力端に供給し、且つ大出力が必要な時は前記交流スイッチング素子を短絡状態に制御して交流入力電圧を低下させずにスイッチング電源の整流ブリッジの交流入力端に供給するように構成し、前記整流ブリッジの交流入力の一極並びに他極にそれぞれコンデンサを接続し前記それぞれのコンデンサの他端を前記整流ブリッジとは別の整流ブリッジの交流入力端に接続し、この整流ブリッジの直流端子に前記トランスの補助巻線を接続してあることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。An AC power supply and an AC switching element are provided on the primary side of the switching power supply circuit, and the AC input voltage of the AC power supply is reduced by the capacitor with low loss, supplied to the AC input terminal of a rectifier bridge of the switching power supply, and has a large output. When necessary, the AC switching element is controlled to be in a short-circuit state so as to supply the AC input voltage to the AC input terminal of the rectifier bridge of the switching power supply without lowering the AC input voltage. A capacitor is connected to the other pole, the other end of each capacitor is connected to an AC input terminal of a rectifier bridge different from the rectifier bridge, and an auxiliary winding of the transformer is connected to a DC terminal of the rectifier bridge. The switching power supply device according to claim 1, wherein 前記周波数切替回路にフォトカプラで構成したスイッチング素子を設け、このフォトカプラで受けた信号を入力レベルに送信し、この信号を前記交流スイッチング素子で受信して、この交流スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するようにしてあることを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。A switching element constituted by a photocoupler is provided in the frequency switching circuit, a signal received by the photocoupler is transmitted to an input level, the signal is received by the AC switching element, and the switching timing of the AC switching element is adjusted. 3. The switching power supply according to claim 2, wherein the switching power supply is controlled. 前記周波数切替回路に複数の基準を設け、出力電力を合わせて段階的に周波数を決定するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスイッチング電源装置。The switching power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of references are provided in the frequency switching circuit, and the frequency is determined stepwise by adjusting output power. 前記制御回路は、前記主スイッチング素子のゲートパルス信号を検出するパルス検出回路と、このパルス検出回路で検出されたパルス信号を直流信号レベルに変換する直流信号レベル変換回路と、この直流信号レベル変換回路で生成された信号によってスイッチングし、この信号を交流スイッチング素子に送信するスイッチング素子とを備えてあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスイッチング電源装置。A pulse detection circuit that detects a gate pulse signal of the main switching element; a DC signal level conversion circuit that converts a pulse signal detected by the pulse detection circuit into a DC signal level; The switching power supply according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a switching element that switches by a signal generated by the circuit and transmits the signal to an AC switching element. 前記交流スイッチング素子はフォトカプラで構成された回路であり、このフォトカプラで受けた入力信号をその回路に送信し、この信号を前記交流スイッチング素子で受信して、前記主スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するようにしてあることを特徴とする請求項５記載のスイッチング電源装置。The AC switching element is a circuit formed by a photocoupler, transmits an input signal received by the photocoupler to the circuit, receives the signal by the AC switching element, and performs switching timing of the main switching element. The switching power supply according to claim 5, wherein the switching power supply is controlled. 前記パルス検出回路と前記直流信号レベル変換回路との間にスイッチング素子を備えてある請求項５又は６記載のスイッチング電源装置。7. The switching power supply device according to claim 5, further comprising a switching element between the pulse detection circuit and the DC signal level conversion circuit. 前記一次側の入力ラインに直列コンデンサを備えてあることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のスイッチング電源装置。The switching power supply according to any one of claims 1 to 7, wherein a series capacitor is provided in the primary input line.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101882875A (en) * 2010-04-13 2010-11-10 矽创电子股份有限公司 The power supply device of adjustable switching frequency
CN102810974A (en) * 2012-08-09 2012-12-05 上海新进半导体制造有限公司 Detection pulse generator, control chip and switching power source
US8674653B2 (en) 2010-09-10 2014-03-18 Omron Automotive Electronics Co., Ltd. DC-DC converter
JP2014064379A (en) * 2012-09-20 2014-04-10 Fuji Electric Co Ltd Switching power supply device
US9156361B2 (en) 2011-03-01 2015-10-13 Omron Automotive Electronics Co., Ltd. Power conversion apparatus and power control method

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7778718B2 (en) * 2005-05-24 2010-08-17 Rockford Corporation Frequency normalization of audio signals
JP2014236560A (en) * 2013-05-31 2014-12-15 ブラザー工業株式会社 Small capacity power source and image forming device
US20170358988A1 (en) * 2014-12-17 2017-12-14 Salcomp Oyj Switched-mode power supply
US10044350B1 (en) * 2017-05-25 2018-08-07 Navitas Semiconductor, Inc. Power FET driver
JP6993905B2 (en) 2018-03-06 2022-01-14 株式会社Soken DC / DC converter control device
CN110440845A (en) * 2019-07-17 2019-11-12 佛山市法恩洁具有限公司 A kind of electric eye device Auto-Test System

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5285368A (en) * 1991-02-28 1994-02-08 Canon Kabushiki Kaisha Power source device responsive to supplemental plural output voltages
NL9202295A (en) * 1992-12-30 1993-05-03 Koninkl Philips Electronics Nv POWER SUPPLY AND CONTROL CIRCUIT FOR USE IN A POWER SUPPLY.
JPH0680385U (en) * 1993-04-27 1994-11-08 サンケン電気株式会社 Switching power supply
SE515541C2 (en) * 1994-09-30 2001-08-27 Emerson Energy Systems Ab Device at a rectifier bridge
US5757627A (en) * 1996-05-01 1998-05-26 Compaq Computer Corporation Isolated power conversion with master controller in secondary
US6104622A (en) * 1997-04-30 2000-08-15 Fidelix Y.K. Power supply apparatus for reduction of power consumption
JP2000116027A (en) * 1998-03-10 2000-04-21 Fiderikkusu:Kk Power supply device
KR100543276B1 (en) * 1999-01-22 2006-01-20 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 Switching power supply
JP3391384B2 (en) * 2000-12-04 2003-03-31 サンケン電気株式会社 DC-DC converter
JP3371962B2 (en) * 2000-12-04 2003-01-27 サンケン電気株式会社 DC-DC converter
US6862194B2 (en) * 2003-06-18 2005-03-01 System General Corp. Flyback power converter having a constant voltage and a constant current output under primary-side PWM control

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101882875A (en) * 2010-04-13 2010-11-10 矽创电子股份有限公司 The power supply device of adjustable switching frequency
US8674653B2 (en) 2010-09-10 2014-03-18 Omron Automotive Electronics Co., Ltd. DC-DC converter
US9156361B2 (en) 2011-03-01 2015-10-13 Omron Automotive Electronics Co., Ltd. Power conversion apparatus and power control method
US9789773B2 (en) 2011-03-01 2017-10-17 Omron Automotive Electronics Co., Ltd. Power conversion apparatus and power control method
CN102810974A (en) * 2012-08-09 2012-12-05 上海新进半导体制造有限公司 Detection pulse generator, control chip and switching power source
CN102810974B (en) * 2012-08-09 2015-05-13 上海新进半导体制造有限公司 Detection pulse generator, control chip and switching power source
JP2014064379A (en) * 2012-09-20 2014-04-10 Fuji Electric Co Ltd Switching power supply device

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